不同的神经信号是丰富的视觉信息的关键

视觉感觉始于视网膜，这是位于眼球背面的神经组织。已知视网膜使用光感受器检测光，这是光敏神经细胞的光敏感受器。在视网膜退行性疾病如视网膜炎和年龄相关的黄斑变性的情况下，那些光传感神经元逐渐受损，导致深刻的视力丧失。目前，上述疾病没有治愈。但是，微电子视网膜假体可以通过电刺激剩余的视网膜神经元来产生人造视觉，尽管假体的视觉仍然远离正常视觉。

进一步提高假肢的质量人造视力，Maesoon Im的韩国科学技术学院大脑科学研究所（KIST）博士应用了计算神经科学和信息理论对视网膜的神经信号。已知具有显着复杂的神经电路的视网膜来压缩视觉神经信号。例如，视网膜将光转换为使用100 000多百万的神经信号感光体细胞。然后，使用从超过100万视网膜神经节细胞传送的视觉信息在大脑处形成视觉。KIST研究团队透露，来自不同视网膜神经节细胞的高信号异质性是有效传输视觉信息的关键元素。然而，不使用最大化异质性的随机信号模式;由于在从视网膜到大脑的信息传输期间校正任何潜在误差，因此被认为是由于某种级别的冗余。这些调查结果最近发表在神经系统和康复工程上的IEEE交易。该研究预计在假肢视野领域将具有高实用价值。

KIST研究团队将计算神经科学和信息理论应用于从兔视网膜神经元记录的神经信号，以量化视觉信息的传输。同时，他们观察到，异质性略微降低，并且允许一些冗余以防止信息传输过程中的错误。

KIST团队比较了兔视网膜视网膜神经节细胞的神经信号，响应于光和电刺激，每个刺激和通过ReiTnal Presthesss的健康视网膜和患病视网膜的神经反应分别代表了神经响应。在神经信号的性质中，研究人员专注于其异质性，发现通过在某种类型的视网膜神经节细胞中通过电刺激改变细胞 - 细胞神经信号异质性，其是输出神经元视网膜。

这表明人造视力的神经信息横跨视网膜神经节细胞类型不同，这是视网膜广播到大脑的通道。特别是，在一些细胞类型中，在不同神经元中产生的神经信号响应于电刺激而高度相似，这与其对正常视觉刺激的异质反应很大。神经信号分集的降低导致人工视觉的传输信息的量减少，这可能导致假体用户解释人工交付的视觉信息的困难。

KIST的Joon Ho Kang博士解释说：“这意味着很难成功替代高度复杂的视觉信息只需刺激神经元。可能，微电子视网膜植入物需要在不同的视网膜神经元中产生独特的神经信号，以获得全视网膜神经信号的高异质性。“去年，在使用具有渐进式视网膜变性的小鼠的实验中，IM的组博士证明了神经信号的一致性由个人视网膜神经节传播细胞随着疾病的进步，逐渐减少。神经信号一致性被认为是稳定的视觉感受很重要。

IM博士表示，“与我们的去年的调查结果结合在于退化视网膜的降低的一致性，似乎可以在不同的情况下实现近常的人工视觉视网膜神经节细胞始终如一地传递不同的神经信号。“进一步阐明了研究的重要性，他继续，”本研究表明，为了控制假肢的脑功能想象和其他各种应用程序，它不足以简单地创建任何神经信号。相反，鉴于神经网络的显着复杂性，我们需要开发更有效的刺激策略，这些策略将再现更复杂的神经信号的特征，例如神经元到神经元信号异质性。“

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